【题目编号】MC1-1142
【题目】描述电子三极管放大能力的最常用参数、单位及符号是:
【答案】A
[A]互导(跨导); 单位为毫安/伏;符号为“gm”
[B]电流放大倍数;没有单位;符号为“β”
[C]互导(跨导);单位为“倍”;符号为“A”
[D]电压放大倍数;没有单位;符号为“k”
考点速览
本题问描述电子三极管放大能力的最常用参数是什么,单位与符号又怎么写。答案落在互导(跨导),单位毫安每伏,符号 gm。考点有两层:认出电子三极管是电压控制器件,放大能力要用「栅压变化能撬动多少屏流变化」来度量;别把它和双极型三极管的电流放大倍数混成一家。这属于电子管参数板块的基础题,也是「器件家族别连错」的典型。
栅压怎么控制屏流
电子三极管内部,栅极(grid)装在阴极与屏极之间,离阴极很近。栅极电压改变阴极表面的电场强度,电场一变,越过阴极位垒奔向屏极的电子数量随之改变,屏极电流(屏流)也就跟着变。栅极本身基本不吸收电子,它的作用靠电场而不靠电流,所以电子三极管是典型的电压控制器件,输入端只施加电压、几乎不取电流。
跨导(transconductance,又称互导 mutual conductance)的定义是栅极电压的微小变化所引起的屏流变化量,写成 gm = ΔIa / ΔVg。式中 ΔVg 是栅压变化量,ΔIa 是屏流变化量,这个比值越大,说明同样大小的栅压波动能调动的屏流越多,放大能力越强。量纲上它是电流除以电压,单位是安培每伏;电子管的屏流量级偏小,手册里普遍写成毫安每伏(mA/V)。电导的国际单位是西门子(siemens,符号 S),1 S = 1 A/V,所以 1 mA/V 恰好等于 1 毫西门子(mS),两种写法完全等价。
跨导不是固定常数,它随工作点漂移:屏流越大,栅极对电子的控制越有效,跨导越高。手册给出跨导时一定会注明测试条件,比如屏压和屏流取多少,脱离条件谈跨导数字没有意义。常见的电压放大用小型三极管,跨导大致在 1 至 3 毫安每伏;功率三极管能到 5 毫安每伏以上。数量级上记住「几毫安每伏」就够用。
三个管子常数怎么互相换算
电子管手册除跨导外还会标两个参数:放大因数(amplification factor,符号 μ)与内阻(plate resistance,符号 rp)。放大因数指保持屏流不变时,屏压变化量与栅压变化量之比,它无量纲——栅压对屏流的控制效力,相当于多少倍的屏压,所以是纯比值。内阻指屏压变化量与屏流变化量之比,单位欧姆,小信号三极管常见几千欧到几十千欧。
三者满足 gm = μ / rp。拿量级校验一下:某只管放大因数约 100、内阻约 62 千欧,则跨导约为 100 ÷ 62000 ≈ 1.6 毫安每伏,正好落在小型三极管跨导的常见范围里。这个关系式比单独硬背三个参数好用,知道其中任意两个就能推出第三个,考场上遇到换算也能自己推。
逐项辨析
选项 A 正确。互导(跨导)、单位毫安每伏、符号 gm,三样齐全,与电子三极管电压控制的特性吻合。
选项 B 错误。电流放大倍数 β 是双极型三极管(bipolar junction transistor,BJT)的参数,定义为集电极电流与基极电流之比,没有单位。双极型管靠基极电流控制集电极电流,是电流控制器件;电子三极管靠栅极电压控制屏流,是电压控制器件。把 β 安到电子管身上,属于器件家族的错位。
选项 C 错误。它认对了参数名——跨导,却把单位和符号写错。跨导是电流除以电压,有确定量纲,单位不可能是「倍」,「倍」只用于无量纲的比值。符号写成 A 也不对,A 是安培的符号,代表电流,不是跨导的记号;跨导写作 gm,部分老资料与手册里也写作 S。
选项 D 错误。电压放大倍数是放大电路输出信号电压与输入信号电压之比,它取决于外接负载和电路结构,属于电路层面的指标,不是电子管自身的固有参数,而且同样没有单位。器件手册描述三极管的放大能力,标的是跨导、放大因数与内阻,不会用电压放大倍数作核心参数。符号写作 k 也不符,k 在电路里常当比例系数记号使用,与跨导的 gm 无关。
易混淆点
电子三极管与场效应管(field-effect transistor,FET)都是电压控制器件,都用跨导 gm,单位都用毫安每伏或毫西门子,这是两者同构之处;差别在被控的那路电流是谁:电子管里是屏流,场效应管里是漏极电流。判断器件家族只看控制量——输入端是电压就找跨导 gm,输入端是电流才轮到 β。
跨导与电压放大倍数也要分开看。跨导是器件的本征参数,有量纲,回答的是「每伏栅压能换多少毫安屏流」;电压放大倍数是电路指标,无量纲,回答的是「整套放大电路把输入电压放大了多少倍」。题干里出现「倍」「没有单位」这类描述,先怀疑它讲的是电路增益,而不是器件参数。
应试要点
一句话锁定:电子三极管、场效应管这类电压控制器件,放大能力看跨导 gm,单位毫安每伏,与毫西门子等价,定义式 gm = ΔIa / ΔVg;双极型三极管用电流放大倍数 β,无量纲。再捎上三个管子常数的换算 gm = μ / rp。凡是把电子管放大参数写成 β、写成「倍」,或者给跨导配一个「A」符号的选项,都可以直接排除。